[发明专利]一种漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制方法及系统

权利要求书

1.一种漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A.在下塔柱(1)上的牛腿(2)与漂浮的加劲梁(3)之间设置沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)；

步骤B.采集加劲梁(3)的竖向振动响应信号和桥面的风速信号；

步骤C.根据振动响应信号和风速信号判断加劲梁(3)是否发生涡振响应；若加劲梁(3)未发生涡振响应，则跳转至步骤B；若加劲梁(3)发生了涡振响应，则跳转至步骤D；

步骤D.识别加劲梁(3)涡振响应对应的结构模态，并判断加劲梁(3)涡振响应的幅值是否大于对应结构模态的设定阈值；若涡振响应的幅值不大于相应的设定阈值，则跳转至步骤B；若涡振响应的幅值大于相应的设定阈值，则转至步骤E；

步骤E.用半主动控制算法计算并调节沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)的可变控制参数至实时最优值，使得当加劲梁(3)远离其竖向平衡位置时，可控耗能减振单元(4)输出的阻尼力最大，当加劲梁(3)靠近其竖向平衡位置时，可控耗能减振单元(4)输出的阻尼力最小。

2.如权利要求1所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制方法，其特征在于，所述半主动控制算法为Bang-Bang半主动控制算法、带约束的LQG算法或自适应模糊逻辑算法。

3.如权利要求1所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制方法，其特征在于，所述半主动控制算法为Bang-Bang半主动控制算法；

所述步骤E中，用半主动控制算法计算并调节沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)的可变控制参数至实时最优值包括以下步骤：

步骤E1，利用步骤B中采集的加劲梁(3)竖向振动响应信号求得加劲梁(3)的竖向速度和相对初始位置的竖向位移x；

步骤E2，根据步骤D中确定的涡振响应对应的结构模态，确定沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)的最大输入电压V_MAX；

步骤E3，调节沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)的输入电压为实时最优值V_OPT：

4.一种漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，包括设于下塔柱(1)上的牛腿(2)与漂浮的加劲梁(3)之间的沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)，还包括用于采集加劲梁(3)竖向振动响应信号的第一采集单元(5)、用于采集桥面风速信号的第二采集单元(6)和控制单元(7)，其中：

控制单元(7)：用于根据振动响应信号和风速信号判断加劲梁(3)是否发生涡振响应，在加劲梁(3)发生涡振响应时识别该涡振响应对应的结构模态，并判断加劲梁(3)涡振响应的幅值是否大于对应结构模态的设定阈值；在涡振响应的幅值大于相应的设定阈值时，用半主动控制算法计算并调节沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)的可变控制参数至实时最优值，使得当加劲梁(3)远离其竖向平衡位置时，沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)输出的阻尼力最大，当加劲梁(3)靠近其竖向平衡位置时，沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)输出的阻尼力最小。

5.如权利要求4所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，所述半主动控制算法为Bang-Bang半主动控制算法、带约束的LQG算法或自适应模糊逻辑算法。

6.如权利要求4或5所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，所述沿竖向出力的可控耗能减振单元(4)为磁流变阻尼器、电涡流阻尼器或电流变阻尼器。

7.如权利要求4或5所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，所述第一采集单元(5)为设于漂浮的加劲梁(3)内的竖向振动传感器。

8.如权利要求7所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，所述振动传感器为竖向加速度传感器。

9.如权利要求4或5所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，所述第二采集单元(6)为设于漂浮的加劲梁(3)上的风速仪。

10.如权利要求4或5所述的漂浮体系悬索桥加劲梁涡振的半主动控制系统，其特征在于，所述控制单元(7)设于漂浮的加劲梁(3)内。